分布式光伏防孤岛装置

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分布式光伏防孤岛装置产品概述
1、输出类型: 无源(空接点)。
2、外部开入回路:设置有12 路外部开入回路,均采用DC220V 直接开入方式,装置软件采取了防抖措施,避免了误发信。
3、显示屏内含背景灯。任意键打开背光灯。任何时刻300 秒钟内,如果没有按键盘按键,背景光会自动消失并返回运行页面。
4、过负荷定值保护。
5、具有正常断路器遥控分合。
6、断路器故障,其报警触头处于合位,开入量有信号时,则立即驱动跳闸继电器,同时也驱动事故信号继电器,液晶显示动作名称,面板事故灯亮。
7、发生过电压时装置采用跳闸保护。
分布式光伏防孤岛装置功能特点
1、采用独特的可靠性设计,无可调元件,装置稳定性好,抗干扰性强。
2、对话HMI插件还配置了灯光指示信息,使光伏防孤岛装置的运行信息更为直观。
3、装置实现了分布式电源并网点处所需设备的集成化、简约化,实现分布式电源接入配电网的即插即用。
4、事件记录:可以记录32条保护事件,32条遥信事件,8条自检事件。
5、输出类型: 无源(空接点)。
6、相间过流I段保护投退。
7、保护可选择动作于跳闸或告警,过负荷保护投退控制定值的取值含义为:0:退出, 1~2:投入--1:跳闸, 2:告警。
分布式光伏防孤岛装置工作原理
1、光伏并网防孤岛设备具有断路器报警保护。
2、光伏防孤岛装置主要适用于380V 电压等级的分布式发电。
3、保护装置的硬件发生故障(EEPROM 异常、A/D 故障等),装置的LCD 可以显示故障信息,并驱动装置告警继电器,同时闭锁保护,处理完故障后,重新上电后,可以把复归掉。
4、孤岛检测的频率响应和电压响应特性符合国家电网Q/GDW《分布式电源接入电网技术规定》的要求,各段动作时间应与低压断路器的动作时间相配合。
5、光伏配电防孤岛装置设有低电压保护,由软压板和投退控制字进行投退,只有软压板和投退控制字均为投入时,保护才投入。
6、存储温度:-40~+85℃。
7、输入类型:无源。

 常规继电保护方案存在的问题 本文研究的典型配电网网络结构见图1, 其中 K0~K12为可控断路器, F1~F6为故障点。 (1) 保护设备配置分析: 在主网K1处配置距离 保护; 在各断路器K0~K12处配置阶段式过流保护。 (2) 对于含有分布式电源的配电网, 针对图1配 电网网络结构, 常规继电保护配置方案存在如下问 题。 1) 主网故障 当F1处故障时, K1处的距离保护断开断路器 K1 , 但配电网中的分布式电源会通过断路器K1.1 向故障点F1提供短路电流, 由于配电网中的分布式 电源多采用电力电子逆变器, 能提供的短路电流较 小, K1.1的短路电流不足以启动该点的过流保护, 最终将导致分布式电源自身保护动作[3], 造成配电 网内不必要的停电。 2) 备自投 分布式电源的接入对备自投装置正确动作有 很大影响, 当断路器K1或K1.1断开时, 该回进线 失电, 当备自投装置检测到M1母线失压、 M2母线 有电压时, 将闭合断路器K1.2。 但由于分布式电源 存在, M1母线电压可能不为0, 可能导致备自投装 置检无压失败;

同时由于分布式电源没有脱网, 备 自投进行电源切换时可能导致非同期合闸, 对系统 造成冲击。 3) 配电网内部故障 当F5处故障时, 断路器K5的过流保护本应作 为断路器K6的后备保护, 依据电流整定值实现选 择性。 如果断路器K6失灵, 由于K5.1接入的分布 式电源向故障点提供短路电流, 流过K5的短路电 流较小, 可能使得K5的过流保护无法动作, 只能 延长保护动作时间。 由于分布式电源提供短路电流 时间较短, 如果故障不能及时切除, 会导致配电网 内分布式电源自身的低频或低压保护动作, 造成不 必要的电源损失。 2 环网差动保护 配电网环网差动保护采集配电网内各个断路 器的电压、 电流和开闭位置信息, 对各子区域进行 差流计算, 以快速定位故障点, 并控制故障区域相 关断路器断开以隔离故障点, 尽量减少停电区域。 根据不同的运行方式, 环网保护应预置不同 的保护定值配置,

具体如下. ( 1) 当某个子区域各支路均具有可控断路 器时, 如果该区域内各节点之间的差流大于0, 可 判定该区域出现短路故障。 当F4处故障时, K5、 K6、 K5.1、 K5.2的矢量电流之和大于0, 环网保护 控制上述断路器断开以隔离故障点; 当F5处故障 时, K6、 K7、 K6.1、 K6.2的矢量电流之和大于0, 环网保护控制上述断路器断开以隔离故障点。 ( 2) 当某个子区域存在独立支路( 该支路无 可控断路器) 时, 如果该区域内各节点之间的差流 大于独立分支的最大负荷电流之和时[4], 可判定该 区域出现短路故障, 例如: 当F2处故障时, K3、 K4、 K3.1的矢量电流之和大于其间三个独立支路 的最大负荷电流之和, 环网保护控制上述断路器断 开以隔离故障点。 ( 3) 对于末端区域, 当流经末端断路器的电 流大于末端各独立分支的最大负荷电流之和时, 可 判定该区域出现短路故障。 例如: 当F6处故障时, 流经K7.2的电流大于末端三个独立分支的最大负荷 电流之和, 环网保护控制K7.2断开以隔离故障点。 3 后备保护及保护动作时序配合 除配电网环网差动保护外, 在配电网内各断 路器处配置阶段式过流保护, 主要实现以下功能。 1) 配电网环网差动保护对通信通道的可靠性 依赖较大, 在通信中断时主要由过流保护实现对配 电网的保护。 2) 在断路器失灵或环网差动保护拒动时作为 系统后备保护。 3) 实现重合闸功能。 4) 在环网保护区外的支路出现故障时, 由该 支路的过流保护切除故障。 5) 对于负荷支路, 保护还应具备低频、 低压 减负荷功能。

配电网各分布式电源逆变器配置有本体保 护, 包括低电压保护、 过电压保护、 过流速断保 护、 低频保护、 高频保护等。 图1 典型配电网网络结构 张嵩:分布式电源接入配电网继电保护策略研究分 布 式 能 源 72 技术 中国电业•技术 2015年第8期 配电网环网差动保护、 各断路器过流保护以 及分布式电源本体保护存在动作时序配合关系。 具 体如下: 配电网环网差动保护在故障发生后20ms 内判别故障区域并发出跳闸指令; 当故障发生后 200ms故障点仍未隔离, 可判断断路器失灵或环 网保护拒动, 断路器过流保护动作; 当故障发生 后500ms故障点仍未隔离, 分布式电源本体保护动 作。 配电网各保护动作时序配合见图2。 4 防孤岛保护 由于主网故障跳闸( 断路器K1和K1.1跳闸断 开) 等原因造成的范围不确定的、 偶然形成的孤岛 运行, 称为非计划孤岛运行。 由于孤岛内功率不 平衡, 会引起频率、 电压发生变化, 降低供电安全 和电能质量; 同时由于非计划孤岛范围具有不确定 性, 不能确定线路、 断路器是否带电, 将对维修人 员和公众的安全造成威胁。 因此, 配电网在并网点 应配置防孤岛保护。 防孤岛保护可采用阻抗法原理 进行孤岛检测, 见图3。 直接在并网点处进行阻抗测量较难实现, 可 通过在并网点处加装高频信号源的方式, 将阻抗大 小的变化转变为联络线连接处信号电压的变化, 见 图4。 如图4所示, 信号源电压为Vin, 测量电压为 V out, Z1为给定阻抗, Z2为配电网等值阻抗。

( 1) 当配电网与主网并网运行时, 系统等值阻抗Z2 较小, 测量电压Vout较小; 当配电网处于孤岛运行 时, 系统等值阻抗Z2较大, 测量电压Vout较大。 通 过检测测量电压Vout即可判断配电网运行状态。 在 配电网与主网失去联系后, 防孤岛保护将配电网内 各分布式电源断开, 以防止非计划孤岛运行状态的 发生。

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